1月15日，ASC 2015世界大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競賽(ASC15)正式進(jìn)入初賽階段，來自全球135所高校的152支參賽隊(duì)伍將迎接三道全新賽題的考驗(yàn)。
ASC世界大學(xué)生超級(jí)計(jì)算機(jī)競賽是目前世界上參賽高校和選手最多的超算競賽，同時(shí)也是一場挑戰(zhàn)團(tuán)隊(duì)智慧和動(dòng)手能力的比賽。大多數(shù)人可能對(duì)超算還比較陌生，但這并不妨礙人們對(duì)這個(gè)充滿前沿科技感領(lǐng)域的好奇，賽題則是讓人了解超算競賽精彩之處的最佳窗口。
從速度到效率：HPL to HPCC
ASC15初賽最大的改變之一來自于，首次采用HPCC測(cè)試代替原來的HPL測(cè)試。HPL是TOP500采用的基準(zhǔn)測(cè)試程序，但只是給出系統(tǒng)的飽和浮點(diǎn)運(yùn)算速度，對(duì)于其他方面尤其是存儲(chǔ)方面的性能等反映的很少，因此高性能領(lǐng)域需要一種更為全面的且通用的綜合基準(zhǔn)測(cè)試來彌補(bǔ)HPL的不足，這也推動(dòng)了HPCC測(cè)試基準(zhǔn)的推出。
HPCC是一套面向高性能計(jì)算機(jī)的綜合測(cè)試程序包，由田納西大學(xué)的Jack Dongarra 和Piotr Luszczek與一些美國和歐洲的合作者共同組織實(shí)施，包含HPL、DGEMN、STREAM、PTRANS、RandomAccess、FFTE和帶寬延遲測(cè)試7個(gè)測(cè)試程序。HPCC能夠測(cè)試高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多個(gè)方面的性能，包括處理器速度、存儲(chǔ)訪問速度和網(wǎng)絡(luò)通信速度，對(duì)各種應(yīng)用都有一定的代表性和參考價(jià)值。
簡單來說，HPCC與HPL有些類似于數(shù)學(xué)上合集和子集的關(guān)系，HPCC包含了HPL但不僅限于此。
HPCC測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的提出，很大程度上反映了傳統(tǒng)的高性能計(jì)算(High Performance Computing)正在逐漸向高生產(chǎn)率計(jì)算(High Productivity Computing)的概念轉(zhuǎn)變。換句話說，人們意識(shí)到只具有很高計(jì)算速度已經(jīng)不能解決所有問題，而是要與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合、提高效率，這也成為目前國際上對(duì)高性能計(jì)算機(jī)提出的新要求。
從分子到宇宙：NAMD + SKA
ASC15另外兩道試題分別為NAMD和Gridding，巧合的是，這兩個(gè)軟件一個(gè)研究分子級(jí)的微觀世界，一個(gè)研究宇宙級(jí)的宏觀世界。
NAMD(納米尺度的分子動(dòng)力學(xué))是人們探知微觀世界的一個(gè)軟件，能夠在大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)上快速模擬大分子體系，廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)等領(lǐng)域，如抗癌藥物開發(fā)等等。
NAMD曾獲得過2002年超算界最高榮譽(yù)的戈登·貝爾獎(jiǎng)和2012年的西德尼·費(fèi)恩巴赫獎(jiǎng)，能夠從幾百個(gè)內(nèi)核的典型模擬擴(kuò)展到超越 500,000 內(nèi)核的最大的模擬。打個(gè)通俗的比方，NAMD“既能下得了廚房，也能入得了廳堂”，是一款適用非常廣泛的超算軟件。
另外一道賽題Gridding是SKA(平方公里射電望遠(yuǎn)鏡陣列)數(shù)據(jù)處理過程中非常重要的一個(gè)步驟，也是最耗時(shí)的步驟之一。SKA是全球最大的“大數(shù)據(jù)”項(xiàng)目，其每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量高達(dá)3,000PB，是谷歌的30倍。
為了生成天空?qǐng)D像，科學(xué)家需要對(duì)射電望遠(yuǎn)鏡采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列的操作，但望遠(yuǎn)鏡產(chǎn)生的數(shù)據(jù)是不規(guī)則的，需要被映射到規(guī)整的二維網(wǎng)格上，隨后才能進(jìn)行傅立葉變化，這個(gè)映射的過程即為Gridding。
據(jù)亞洲超算協(xié)會(huì)總監(jiān)吉青介紹，Gridding的串行處理版本速度之前無法達(dá)到理想狀態(tài)，因此SKA國際大科學(xué)工程的科學(xué)家們希望能夠通過ASC15大賽，對(duì)Gridding進(jìn)行MIC眾核并行優(yōu)化，而本次經(jīng)過各參賽隊(duì)伍優(yōu)化后的結(jié)果，將反饋給SKA組織參考采用。
據(jù)本次下發(fā)的三道初賽試題可以看出，ASC15競賽較以往的比賽來說呈現(xiàn)出2大特點(diǎn)，一是更重視對(duì)參賽隊(duì)?wèi)?yīng)用的全面考察，這表現(xiàn)在競賽采用HPCC基準(zhǔn)測(cè)試;另外一個(gè)是賽題的難度較以往競賽更大，NAMD優(yōu)化和Gridding的MIC移植對(duì)并行計(jì)算能力考察都非常高。
據(jù)悉，1月27日舉行的ASC15超算競賽全球啟動(dòng)會(huì)將發(fā)布本次競賽的主題口號(hào)是“Try Different”(挑戰(zhàn)非凡)。從目前組委會(huì)公開的競賽隊(duì)伍名單和初賽賽題來看，ASC15的挑戰(zhàn)性確實(shí)較以往的競賽來說難度非凡意義非凡。